• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.164.2-164.2
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• 2010

KEPCO에서는 발전소로부터 생산되는 전력을 각 가정에 공급하기 위하여 전력선을 설치하고 있다. 이 전력선은 지상과 지중에 동시에 설치되고 있으며, 지상에 위치한 전력선을 가공선이라 한다. 지중에 설치된 전력선을 지중선이라 하며, 지중선을 설치하기 위한 공사를 지중화공사라 한다. 전력선은 전력이 통전될 때 일정한 온도 이상의 열이 발생하게 되며 이 열이 신속하게 외부로 빠져나가야지만 전력수송효율이 떨어지지 않게 된다. 지중화공사는 대부분 도로를 재굴착하여 설치하게 되며, 전력선을 설치한 후 주변 되메움재로는 모래를 이용하고 있다.하지만 최근 들어 모래의 수급이 딸리고, 가격이 높아지고 있는 관계로 이의 대체재료가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 전력선 되메움재인 모래의 대체재료로 건설폐기물의 일종이었던 순환골재를 이용하기 위하여 열저항특성을 분석하였다. 이미 순환골재는 2005년부터 공공 공사에 의무적으로 사용하도록 규정이 되어 있어 도로 또는 콘크리트 골재로 사용하고 있다. 순환골재를 전력선 되메움재로 사용하기 위해서는 열저항온도(thermal resistivity)가 $120^{\circ}C$-cm/W 이하가 되어야만 전력선 효율이 떨어지지 않기 때문에 이를 만족하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 QTM-500 장비를 이용하여 순환골재의 열저항 특성실험을 시행하였다. 실험의 원활한 수행을 위하여 순환골재의 입도는 5.0mm 이하로 제한하였으며, 인자로는 다짐도와 함수비를 중요한 인자로 선택하였다. 분석결과, 다짐도 및 함수비는 순환골재의 열저항온도에 영향을 미치는 주인자로 나타났으며, 일부 교호작용도 존재하는 것으로 나타났다. 향후 실험결과를 바탕으로 현장 실증실험을 수행할 예정이며, 본 연구결과는 KEPCO의 순환골재 이용기준수립에 활용할 예정이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.32-38
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• 2020

본 연구는 제주도에 설치된 제주형 지중열교환기의 열적 특성을 분석하기 위해서 시험 방법 및 평가 방법을 정립하고, 열응답시험 (TRT)을 통하여 다양한 지역에 설치된 지중열교환기의 지중온도와 열적 특성을 분석하였다. 제주도는 화산암반층으로 이루어져 지하수의 유동이 잘 발달되어 있으며, 제주형 지중열교환기는 보어홀을 굴착 한 이후에 지하수 수위로 부터 30 m 까지 지중열교환기를 설치할 수 있다. 지중열교환기는 여러개의 파이프가 보어홀 내부에 삽입되는 구조로 되어있다. 제주형 지중열교환기의 특성을 살펴보기 위해 제주도 관내 4곳 (표선, 제주, 남원, 한림)에 설치된 지중열교환기에 대한 시험을 수행하였다. 분석결과 제주형 지중열교환기의 경우 열교환기에 열량을 투입 후 1 ~ 3시간 안에서 지중 순환수 온도가 안정화 되었으며, 열교환기가 설치된 지역에 따라서 투입열량에 따른 지중 순환수 온도 상승이 다르게 나타났다. 한림의 경우 지중열교환기 용량이 73.4 kW (냉방) / 82.8 kW (난방)로 가장 높게 나타났으며, 제주의 경우 34.1 kW (냉방) / 23.3 kW (난방)로 가장 작게 계산되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3164-3169
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• 2013

본 연구에서는 수직형 지중 열교환기의 3차원 CFD 해석 기법을 제안하여 2개소의 현장 열응답 시험과 비교하였다. CFD 해석 비교를 위해 GAMBIT을 이용하여 지중과 지중 열교환기 형상을 모델링하였으며, 상용코드인 FLUENT를 사용하여 3차원 열전달 유동 해석을 수행하였다. 2개소의 현장 열응답 시험에서 도출된 지중 유효 열전도도와 지중 초기온도를 경계조건으로 사용하였으며, 시간에 따른 지중 열교환기의 입구온도 변화는 profile을 사용하여 실제 조건을 모사하였다. CFD 해석 결과 2개소의 지중 열교환기 출구온도는 $0.5^{\circ}C$ 범위 내에서 예측하였고, 기울기는 1.6% 이내에서 적절히 예측하였다. 향후 CFD 해석 기법을 활용하여 지중 열교환기 깊이, 형상 및 배열 변화 등에 따른 성능예측에 활용하고자 한다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.113-122
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• 1999

온실에서 퇴비화 발효율을 이용하기 위하여 발효율이 토양을 직접 가온하면서 퇴비화하는 퇴비화 하우스를 제작하였다. 퇴비화가 진행되는 동안 각 단계별 열의 발생량과 발생열량이 토양에 전달되는 특성을 분석하였다. 우분과 왕겨를 혼합하여 퇴비화 처리하였다. 퇴비화 과정의 총 70일 동안 391MJ/㎥의 열량이 발생하였으며, 이중 22일의 주발효기간 동안에 약 82%의 열량이 발생하였다. 또한 총 열량중 토양의 지표면의 지표면을 통하여 방출되는 열량을 제외한 260M/㎥의 열량이 지중가온에 이용된 것으로 나타났다. 콤포스트의 열 전도계수는 1.7~0.3W/m$^{\circ}$K이었다. 퇴비화 시스템을 구비한 온실의 주 발효기간의 지중 평균온도는 27.9$^{\circ}C$인 반면, 퇴비화 시스템이 없는 온실의 경우 13.9$^{\circ}C$로 나타나 퇴비화 시스템이 지중 온도증가에 큰 효과를 나타내고 있었다.

• 지열에너지저널
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• 제3권2호
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• pp.3-10
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• 2007

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.1-9
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• 2011

Storing and transferring heat in soils is governed by the soil thermal properties and these properties are therefore needed in many engineering applications, including horizontal ground heat exchanger for ground-coupled heat pumps. This paper presents the evaluation results of the ground subsurface temperature and apparent thermal diffusivity of soils by using ground temperature data collected at the depths of 0.5 m, 1.0 m, 1.5 m, 3.0 m, and 5.0 m at four sites. The existing correlation assuming that the soil was homogeneous and of constant thermal diffusivity was applied to calculate the subsurface temperature and two analytical equations, amplitude and phase equation, were also used to evaluate the soil apparent thermal diffusivity. Comparison of the estimated and of the measured values of the subsurface temperature has shown that the empirical correlation predicts quite accurately the ground temperature at various depths. Based on the one-dimensional heat conduction equation, the apparent thermal diffusivity can be estimated by the two equations.

• 월간 기계설비
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• 통권93호
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• pp.60-75
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• 1998

지표면으로부터 일정한 깊이 이하의 토양이 보유하고 있는 지열에너지는 에너지자원을 절약하기 위해서는 매우 유용한 에너지원이 될 수도 있다. 따라서 지중에너지를 활용하기 위한 지중온도분포에 대한 해석과 그 활용면에서 도로 융설시스템 및 건물의 냉난방의 에너지원으로 이용할 수 있는 에너지절약 방안에 대한 연구개발이 추진되고 있다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권3호
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• pp.131-135
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• 2004

본 연구는 일반 기상 측정에서 에너지 수지를 구할 때 이용되는 지중열류 값과 토양 내 10 cm 깊이에서 측정한 토양온도를 활용하여 태양 복사에너지와 지표면 복사 에너지의 도달과 분배에 중요한 역할을 하는 토양표면의 온도를 예측하고자 수행하였다. 2003년 6월 10일부터 6월 24일까지 측정한 지중열류와 토양온도 그래프에서 토양온도나 지중열류는 주기성을 나타내며 일중 최저 지중열류와 최고 토양온도 사이에는 위상편차가 존재한다. 토심 5 cm에서 측정하여 시간별로 평균한 토양온도와 지중열류 사이에는 2시간의 시간지연이 존재하며 토양온도와 시 공간상에서의 지중열류는 정의 상관관계를 보였다. 이는 단위체적 당 열용량과 깊이에 따른 열량의 변화율이 태양에너지와 지표면 복사를 통한 지중열류에 비례한다는 것을 의미한다. 예측된 토양 표면온도는 시간별로 평균하였을 때 그 평균온도가 $20^{\circ}C$를 넘어 여름철의 기온을 반영하였으며 모양도 주기함수 형태를 보였다. 진폭은 $4.5^{\circ}C$로서 10 cm 깊이에서의 진폭인 $3.4^{\circ}C$보다 $1.1^{\circ}C$ 높았으며 최저온도가 나타난 시간은 토양표면의 경우는 오전 8시, 10 cm 깊이에서는 오전 9시였으며 최고온도가 나타난 시간은 토양표면은 16시, 10 cm 깊이는 19시이었다. 시간별로 평균하지 않았을 때의 최고와 최저온도는 각각 33.2, $16.5^{\circ}C$ 였으며, 토양표면온도 분포는 $15-20^{\circ}C$가 5.3%, $20-25^{\circ}C$가 65.6%, $25-30^{\circ}C$가 28.1%, $30-35^{\circ}C$가 1%로 대부분의 온도는 $20-25^{\circ}C$ 범위의 값을 나타냈다. 예측된 토양표면온도의 검증을 위해 토양표면 온도와 10 cm 깊이의 토양온도를 가지고 계산한 산술 평균과 토심 5 cm에서 측정한 토양온도를 비교하였다. 또한, 그 과정을 통해 얻어진 추정회귀모형은 P값이 0.001보다 작아 유의성이 인정 되었다. 회귀모형의 결정계수는 0.968이었고 표준오차는 0.38로 예측된 토양표면온도는 추정 회귀모형에 의해 실제 값에 가깝게 추정할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.24-30
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• 2016

현재까지 지열 열펌프 시스템의 지중열교환기는 수직 밀폐형과 개방형 지중열교환기가 주로 설치되어 열응답시험을 이용한 열특성 평가가 수행되어 왔다. 본 논문에서는 열응답시험과 선형열원법을 이용하여 수평형 지중열교환기의 열특성을 분석하였다. 또한 지열 열펌프 시스템은 매일 단속 운전되어지므로 일일부하시험을 수행하여 수평형 지중열교환기의 지중온도 및 순환수 평균온도 일별 변화를 고찰하였다. 시험을 위해 경기도 안산에 직선식 수평형 지중열교환기(심도 2 m, 길이 50 m 8줄)를 설치하였다. 시험결과 수평형 지중열교환기의 지중 열전도율은 연중 $1.43{\sim}1.64W/m{\cdot}K$ 범위로 비교적 큰 변화가 없으며 12월에 최대값을, 5월에 최소값을 갖는 것으로 나타났다. 12일간 지중 열교환기로 하루 10시간동안 6.0 kW의 열량을 투입하는 연속 부하시험을 6월, 9월, 12월에 수행한 결과 지중온도는 이 기간 동안 각각 $4.31^{\circ}C$, $3.14^{\circ}C$, $1.21^{\circ}C$ 상승하는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.609-620
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• 2023

본 연구에서는 Sentienl-1 C-band synthetic aperture radar (SAR) 자료를 활용해 토양의 동결-융해 상태 구분을 위한 지표상태인자(surface state factor, SSF)를 산정하고, 기온, 초상온도, 지중온도 관측 자료와 비교를 통해 SSF 구분의 정확도를 분석하였다. 분석을 위한 SAR 자료는 우리나라 중부지방에 대해 2017년부터 2020년까지 4년 동안 관측된 Sentinel-1B descending node 116장을 구축하였으며, 동 기간의 농촌진흥청 토양수분 관측 지점 23곳에 대한 시 단위 기온, 초상온도, 10 cm 지중온도 자료를 구축하고 Sentienl-1B 영상의 촬영시각과 인접한 06:00 am 자료를 활용해 분석하였다. 전체 관측소에 대한 평균 정확도와 F1-score는 기온이 각각 0.63, 0.47, 초상온도가 0.63, 0.48, 지중온도가 0.57, 0.21로 나타났다. 겨울철(12~2월) 자료에 대한 평균 정확도와 F1-score는 기온이 각각 0.66, 0.76, 초상온도가 0.67, 0.76, 지중온도가 0.47, 0.44로 나타났다. 겨울철 자료의 정확도 상승은그외 시기에서 발생하는 오류가 포함되지 않기 때문인 것으로 보인다.